DE7132737U - Befestigungselement zur Verankerung in Betonbauwerksteilen - Google Patents

Description

7241 Tumlingen Den 24. August 1971

Zn/RBu

PM 1227

Befestigungselement zur Verankerung in Betonbauwerksteilen

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement zur Verankerung in Bauwerksteilen.

Es ist bereits ein Befestigungselement bekannt, das aus einem länglichen Bolzen besteht, der an seinem einen Ende mit einem Gewinde für eine Befestigungsmutter und am anderen, dem Einführende mit wenigstens einem Längsschlitz versehen ist. Es weist desweiteren eine den Bolzen durchdringende Längsbohrung auf- die iia Bereich des Längsschlitzes zum Einführende hin konisch verjüngt ist. In diese Längsbohrung ist ein Spreizstift mit konischer Spitze eintreibbar, durch den das längsgeschlitzte Einführende in der Tiefe des das Befestigungselement im Betonbauwerksteil aufnehmende Bohrloch aufspreizbar ist. Dadurch entsteht zwischen dem aufgespreizten Einführende des Befestigungselementes und der Bohrlochwandung eine Klemmwirkung, durch die die Verankerung des Befestigungs— elemestes im Betcnbauwerksteil bewirkt ist. Die Klemmwirkung beschränkt sich allerdings nur auf den

4 4 *

* * 4 1

PM 1227

vorderen Bereich des aufgespreizten Einführendes, so daß nur eine sehr kleine Fläche dem vollen Preßdruck unterworfen ist. Dies hat den Nachteil, daß das Betongefüge in diesem Eereich zerstört ■wird. Außerdem besteht die Gefahr, daß durch Kerbwirkung der Zusammenhalt des das Bohrloch umgebenden Betongefüges mit dem weiter entfernt liegenden Gefüge unterbrochen wird, so daß bei hohen Lasten in Ausziehrichtung die Gefahr der Bildung eines Ausbruchkegels besteht, der das Ausbrechen des Befestigungselementes mitsamt des ihn umgebenden Betongefüges nach sich zieht. Um diese Auswirkungen mildern zu können, ist es bei dieser sogenannten "harten Befestigung"„ bei der in den harten Beton ein aus hartem Werkstoff bestehendes Element eingesetzt wird, notwendig, «as bekannte Befestigungselement sehr lang auszubilden und die Spreizzone möglichst weit entfernt von der Betonoberfläche, also sehr tief im Beton wirksam werden zu lassen. Schon allein wegen der regelmäßig in Betonbauwerksteilen vorzufindenden Bewehrungseisen stößt das Anbringen von sehr tiefen Bohrungen jedoch sehr oft auf unüberwindlichen Widerstand, za mal aus statischen Gründen ein An- oder Durchbohren der Bewehrungseisen vermieden werden muß. Das bekannte Befestigungselement kann daher nicht wirksam in der Zone zwischen Betonoberfläche und Bewehrungseisen, die oft nur 2 cm dick ist, verankert werden.

713273711.12 72

PM 1227

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Befestigungselement zu schaffen, bei dein die zuvor geschilderten Nachteile beseitigt sind, bei dem also insbesondere die Gefahr der Bildung eines Ausbruchkegels umgangen ist und auch in Bohrlöchern mit geringer Tiefe wirksam verankert werden kann.

Nach der Erfindung wird dies durch die Kombination folgender Merkmale erreicht:

a) Das Befestigungselement ist ein länglicher Bolzen mit Gewinde am rückwärtigen und mit wenigstens einem Längsschlitz am Einführende;

b) der Bolzen ist von einer Längsbohrung durch- - drungen, die im Bereich des Längsschlitzes stan Einführende hin konisch verjüngt Ist und in die ein Spreizstift mit konischer Spitze eintreibbar ist;

c} as Einführende weist der Bolzen einen von diesem Einführende ausgehenden und sich ungefähr über die Länge des LängsSchlitzes erstreckenden Abschnitt von geringerem Außenänrchmesser auf und

d) auf den Abschnitt ist eine aus Draht in Form einer Blockfeder gewickelte Hülse aufgesetzt.

i * * ι

PM 1227

Zur Verankerung des erfindungsgemäßen Befestigungselementes wird zunächst in dem Betonbauwerksteil ein Bohrloch mit der gewünschten Tiefe eingebracht, die mindestens der Länge des Abschnittes mit verringertem Außendurchmesser des Befestigungselementes entspricht. Nach dem Einsetzen des Befestigungselementes in dieses Bohrloch wird der Spreizstift in \ die Längsbohrung eingetrieben, wodurch das längs-

geschlitzte Einführende aufgespreizt wird. Die lbindungen der als Blockfeder gewickelten Hülse werden dabei radial nach außen gepreßt und bewirken so eine erste Verankerung des Befestigungselementes. Während des Eintreibvorganges kann das Befestigungselement über eine auf das Gewinde aufgesetzte Befestigungsmutter gegen das an dem Betonbauwerksteil zu befestigende Bauteil und damit gegen den Beton selbst abgestützt sein. Die Verankerung wird vollendet, indem die Befestigungsmutter festgedreht wird. Dabei wird das Befestigungselement geringfügig in der aus dem Bohrloch weisenden Richtung ver-

J schoben, wobei das aufgespreizte Ende des Befes

tigungselementes gleichsam als Spreizkörper wirkend -die Windungen der als Blockfeder gewickelten Hülse gegeneinander und gegen die Bohrlochwandung verspannt. Die durch die Feder bedingte Elastizität der Hülse erlaubt eine Anpassung an alle Unebenheiten der Bohrlochwandung.

PM 1227

Die Verankerung des Befestigungselementes erfolgt demnach in zwei Stufen; die erste Stufe der Verankerung wird durch das Eintreiben des Spreizstiftes in die Längsbohrung des Befestigungselementes bewirkt, während in der zweiten Stufe die Verankerung durch Festdrehen der Befestigungsmutter vollzogen wird.

In der zweiten Stufe wird eine sogenannte "weiche Befestigung" verwirklicht. Die als Feder ausgebildete Hülse ist elastisch nachgiebig und kann sich so allen Unebenheiten der Bohrlochwandung anpassen, so daß über die ganze Oberfläche der Hülse ein gleichmäßiges Anliegen an der Bohrlochwandung entsteht. Dadurch sind örtlich überhöhte, das Betongefüge zerstörende Flächenpressungen vermieden, und es ist auch die Kerbwirkung ausgeschaltet, so daß ein Ausbruchkegel nicht mehr entstehen kann.

Die als Feder ausgebildete Hülse hat als weiteren Vorteil zur Folge, daß bei sehr hohen, in der Nähe der Grenzlastwerte des jeweiligen Befestigungselementes liegenden Belastungen ein vollständiges Lösen der Verankerung noch nicht eintritt. Vielmehr wird sich die Verankerung nach einem sehr kurzen Auszugsweg des Befestigungselementes wieder fangen und erneut verfestigen.

Bei Auszugsversuchen konnte sogar festgestellt werden, daß sich die Belastung nach einer ersten

PM 1227

hohen Auszugslast mit nachfolgendem kurzen Wandern und erneutem Verkrallen des Befestigungselementes über den Wert der ersten Auszugslast steigern ließ. Damit erfüllt das erfindungsgemäße Befestigungselement eine aus Gründen der Statik immer wieder gestellte Forderung.

Da beim Verankern des Befestigungselementes keine Kerbwirkung auftritt, genügt zum wirksamen Verankern bereits ein Bohrloch geringer Tiefe, welches ausreichend ist, alle Windungen der Feder vollständig aufzunehmen. Dadurch kann das Befestigungselement insbesondere zur Halterung von abgehängten Decken, Rohren oder dgl. eingesetzt vier den. Gerade bei Betondeckenkonstruktionen ist es erforderlich, mit der Verapkerung außerhalb der im Beton angeordneten Bewehrungseisen zu bleiben. Ist aus bestimmten Gründen nur ein weniger tiefes Loch anzubringen, als es der normalen Federlänge entsprechen würde, so ist es ohne weiteres möglich, die Federlänge durch Abschnj/Sden des Drahtes zu verkürzen. Damit ist es erstmals möglich, Metalldübel zu kürzen. Die "weiche Befestigung" des aus Metall bestehenden Elementes bewirkt auch eine rüttelsichere Verankerung, was mit Metalldübeln sonst kaum erreicht v/erden kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung kann nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung der im Durchmesse^

PM 1227

verringerte Abschnitt des Bolzens in seinem ungespreizten Zustand einen sich zum Einführende hin konisch verjüngenden Einschnitt aufweisen, der von einem Bund gefolgt ist, dessen AuBendurchmesser dem des Abschnittes entspricht* Beim Eintreiben des Spreizstiftes wird der Einschnitt und der Bund radial nach außen gedrängt. Dadurch gleicht sich der Einschnitt der kontur des Abschnittes «m, während der Bund über diesen Abschnitt radial hinausragt- Die als Feder ausgebildete Hülse wird nun von dem Bund in axialer Richtung gehalten, so daß selbst bei hohen Auszugskräften ein Abgleiten der Feder von dem Befestigungselement mit Sicherheit verhindert ist- Dadurch können noch höhere Haltekräfte erreicht werden.

Dazu ist es nach einem ergänzenden Merkmal der Erfindung zweckmäßig, daß die konische Verjüngung des Einschnittes und der Längsbohrung in den gleichen Längsbereichen des Bolzens angeordnet sind und daß das Maß der Verjüngung beim Einschnitt und bei der Spitze des Spreizstiftes untereinander gleich, das Maß der Verjüngung der Längsbohrung aber größer ist-

Beim Eintreiben des Spreizstiftes erfaßt dessen Spitze daher zunächst nur den Endbereich der konischen Verjüngung der Längsbohrung, wo auch der Bund angeordnet ist. Er wird daher beim Eintreiben

— ρ —

PM 1227

j " des Spreizstiftes als erstes radial aufgeweitet,

j während die übrigen Bereiche des Abschnittes erst

] allmählich mit dem Aufweiten folgen.

j · Die Wirksamkeit der "weichen Befestigung" wird

noch erhöht, wenn nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung die Hülse aus einem weichen ) Draht, insbesondere aus Kupfer gewiekelt ist.

In der Zeichnung sind Äusführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Figur 1 zeigt das Befestigungselement, teilweise geschnitten, sowie mit eingefügtem, aber noch nicht eingetriebenem Spreizstift;

Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den Spreizbereich des Befestigungselementes rait eingetriebenem Spreizstift;

Figur 3 zeigt eine andere Ausbildung des Spreizbereiches des Befestigungselementes,

Figur 4 diese Ausbildung mit teilweise eingetriebenem Spreizstift,

Figur 5 diese Ausführung mit vollständig eingetriebenen Spreizst/ ft.

Das Befestigunselement besteht aus dem Bolzen 1,

der an seinem rückwärtigen Ende 2 mit einem Gewinde

PM 1227 I

und an seinem Einführende 4 mit Längsschlitzen 5 versehen ist. Der Bolzen ist von einer Längsbohrung 6 durchdrungen, die im Bereich der Längsschlitze 5 konisch verjüngt ist und in die ein Spreizstift 7 mit konischer Spitze 8 eintreibbar ist. Am Einführende 4 weist der Bolzen einen von diesem Einführende ausgehenden und sich ungefähr über die Länge der Längsschlitze 5 erstreckenden Abschnitt 9 von geringerem Außendurchmesser auf. Auf diesen Abschnitt 9 ist eine aus Draht 10 gewickelte Hülse 11 aufgesetzt. Auf das Gewinde 3 am rückwärtigen Ende 2 des Bolzens 1 ist eine Befestigungsmutter 12 aufgeschraubt.

Beim Eintreiben des Spreizstiftes 7 werden die durch die Längsschlitze 5 gebildeten Schenkel am Einführende 4 radial nach außen aufgeweitet, wobei der Draht IO der Hülse 11 zwischen der Oberfläche des Abschnittes 9 und der Bohrlochwandung 13 des Betonbauwerksteiles 14 eingeklemmt wird. Bei der auf diese erste Verankerungsstufe folgenden zweiten Stufe wird durch Festdrehen der Befestigungssutter 12, die gegen die Oberfläche des zu befestigenden {nicht dargestellten) Bauteiles anliegt, das Befestigungselement geringfügig in der aus dem Eohrloch weisenden Richtung verschoben, wobei sich die Gewindegänge der Hülse 11 gegeneinander verklemmen und verkeilen, wobei die Hauptverankerungswirkung entsteht,

Bei dem Befestigungselement nach Figv 3 weist der Bolzen an seinem Ein fuhr ende 4 einer '.nschni-fct.

- IO -

/'■■ Ί

PM 1227

auf, der in Richtung auf das Einführende 4 hin konisch verjüngt ist. Dein Einschnitt 14 folgt ein Bund 15, dessen Außendurchmesser im ungespreizten Zustand dem Außendurchinesser des Abschnittes 9 entspricht. Das Maß der konischen Verjüngung der Spitze 8 des Spreizstiftes 7 und des Einschnittes 14 gleichen einander. Das Maß der konischen Verjüngung der Längsbohrung 6 ist dagegen größer.

Beim Eintreiben des Spreizstiftes 7 kommt durch diese Ausgestaltung entsprechend Figur 4 die Spitze 8 des Spreizstiftes 7 zunächst mit dem Ende der konischen Verjüngung der Längsbohrung 6 in Berührung- Dadurch wird der Bund 15 und der Einschnitt 14 radial aufgeweitet, so daß der Einschnitt 14 in die ümfangsform des Abschnittes 9 eingeht, während der Bund 15 radial darüberhinaussteht* Die aus dem Draht IO gewickelte Hülse 11 ist dadurch zwischen dem Teil des Befestigungselementes mit normal großem Durchmesser und dem Bund 15 in axialer Richtung gehalten, so daß ein Abgleiten der Hülse 11 von dem Abschnitt 9 auch bei sehr hohen Auszugskräften unterbunden ist.

Wird der Spreizstift 7 soweit in die Längsbohrung 6 eingetrieben, daß seine Spitze 8 über das. Einführende 4 hinausragt, so wird der Abschnitt 9 und der Bund 15 noch weiter aufgespreizt, so daß die Hülse mit ihren Drahtwindungen verstärkt gegen die Bohrlochwandung angepresst v/erden. Nach dem Erreichen dieses Zustandes erfolgt das weitere Verankern wie zuvor beschrieben.

Claims (4)

1. Befestigungselement zur Verankerung in BetQnbauwerksteilen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a£ Das Befestigungselement ist ein länglicher Bolzen (1) mit Gewinde (3) am rückwärtigen (2) und mit wenigstens einem Längsschlitz (5) am Einführende (4) ;

b) der Bolzen (1) ist von einer Längsbohrung (6) durchdrungen, die im Bereich des Längsschlitzes (5) zum Einführende (4) hin konisch verjüngt ist und in die ein Spreizstift (7) mit konischer Spitze (8) eintreibbar ist;

c) am Einführende (4) v/eist der Bolzen (1) einen von diesem Einführende (4) ausgehenden und sich ungefähr über die Länge des Längsschlitzes (5) erstreckenden Abschnitt (9) geringeren Außendurchmessers auf ;

PM 1227

! . d) auf den Abschnitt (9) ist eine aus

ί Draht {10) in Form einer Blockfeder

[ gewickelte Hülse (11) aufgesetzt.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch

I gekennzeichnet, daß der Abschnitt (9) im un-

p -gespreizten Zustand des Bolzens einen sich

j zum Einführende (4) hin konisch verjüngenden

! Einschnitt (14) aufweist, der von einem Bund (15)

\ gefolgt ist, dessen Außendurchmesser dem des

\ Abschnittes (9) entspricht.

^!

3. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die konische Verjüngung des Einschnittes (14) und der Längsbohrung (6) in den gleichen Längsbereichen des Bolzens (1) angeordnet sind und daß das Maß der Verjüngung beim Einschnitt (14) und bei der Spitze (8) des Spreizstiftes (7) untereinander gleich, das Maß der Verjüngung der Längsbohrung (6) aber größer ist.

4. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einem weichen Draht (11) , insbesondere aus Kupferdraht, gewickelt ist.